石墨烯由于其固有的化學(xué)惰性、生物相容性和機械柔性，在指導(dǎo)細胞粘附和分化等行為方面具有巨大潛力。由于石墨烯的二維(2D)性質(zhì)，將石墨烯微加工成微/納米尺度的材料已被廣泛用于指導(dǎo)細胞組裝。在本研究中，我們報告了褶皺石墨烯，即具有納米級波狀表面紋理的單片石墨烯，可作為一種有效促進C2C12成肌細胞定向分化的組織工程平臺。我們通過壓縮應(yīng)變誘導(dǎo)變形，使石墨烯平面形成納米級褶皺形貌。將C2C12小鼠成肌細胞接種于單軸褶皺的石墨烯上，不僅在單細胞水平上促進了細胞的排列和伸長，而且與平面石墨烯相比，也促進了肌管的分化和成熟。這些結(jié)果證明了褶皺石墨烯平臺在組織工程和骨骼肌組織再生醫(yī)學(xué)中的實用性。
Fig. 1：各向異性褶皺石墨烯平臺的制備與表征。(a)制備褶皺石墨烯。(b)褶皺石墨烯基底相對于預(yù)應(yīng)變的波長和RMS高度。(c)在不同預(yù)應(yīng)變的VHB基底和裸VHB薄膜上的褶皺石墨烯的拉曼光譜。(d) 150%和(e) 300%制備石墨烯揉褶皺后的SEM圖。(f) C2C12細胞在皺褶石墨烯上的成肌分化和排列示意圖。
Fig. 2：在各向異性皺褶石墨烯平臺上接種3天后，單細胞水平的C2C12細胞的形態(tài)。(a)裸(無石墨烯)、平(有石墨烯)、150%和300%預(yù)加壓皺石墨烯平臺上C2C12細胞的免疫熒光圖像。C2C12細胞播種后3天形態(tài)學(xué)分析：(b)細胞長度，(c)細胞寬度，(d)長寬比。
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Fig. 3：皺褶石墨烯上肌管的形態(tài)。(a)各向異性皺褶石墨烯上肌管的熒光圖像和角度分布。肌管形態(tài)定量分析：(b)肌管長度，(c)肌管寬度，(d)長寬比。
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Fig. 4：量化各向異性皺褶石墨烯平臺上肌管的成熟指數(shù)。(a)融合指數(shù)。(b)成熟指數(shù)。(c)肌管面積分數(shù)。(d)細胞在平整/褶皺石墨烯上的密度。
相關(guān)研究成果于2019年由伊利諾伊大學(xué)厄本那-香檳分校機械科學(xué)與工程系SungWoo Nam課題組，發(fā)表在
Microsystems & Nanoengineering (https://doi.org/10.1038/s41378-019-0098-6)上。原文：Uniaxially crumpled graphene as a platform for guided myotube formation
